中国二代天链组网太空烽火台建成 助力太空授课、出舱活动

7月13日0时30分,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心升空,成功将天链二号03星送入预定轨道。天链系列中继卫星主要为航天器提供数据服务,相当于“太空烽火台”。天链二号03星入轨并完成测试后,将与天链二号01星、02星实现全球组网运行,可具备满足中低轨道航天器全球覆盖的能力,并提供24小时无间断通信。中国第二代地球同步轨道数据中继卫星系统至此正式建成,天基测控与数据中继能力大大提升,继续助力太空授课、出舱活动等任务。
中继卫星是主要服务于航天器的卫星,相当于天上的数据“中转站”,也被称为“卫星的卫星”,可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务。中国中继卫星最主要任务是为飞船、空间实验室、空间站等载人航天器提供数据中继和测控服务,例如天地通话、太空授课、交会对接、出舱活动等任务的通信就是由天链系列卫星完成。
Gb级速率 天地通话不间断
2003年杨利伟在执行神舟五号任务时,只能利用短暂的时间窗口与地面通话。随着2008年,中国第一代中继卫星天链一号01星的升空,这种情况逐渐改善。2011年,天链一号02星发射,对航天器的轨道覆盖率达到85%。2012年7月,天链一号03星成功发射,天链一号实现三星在轨组网,三颗卫星分别在非洲、印度洋、太平洋上空对低轨用户航天器实现近100%的覆盖,中国成为继美国之后第二个拥有全球覆盖能力中继卫星系统的国家。在这样的支持下,2013年神舟十号任务时,王亚平已可以进行长达50多分锺的首次太空授课,太空传回的画面、声音十分清晰。
2010年,中国启动第二代中继卫星天链二号的研制。2019年3月,天链二号01星成功发射,拉开中国中继卫星系统更新换代的序幕。航天科技集团五院介绍,与天链一号卫星相比,天链二号采用东方红四号公用平台研制,载重更大、技术更强、性能更优。其中,星间链路天线更是突破大量难题,使对用户目标服务数量增加1倍,传输总速率达到了Gbit/s量级。2021年12月,天链二号02星成功发射。仅7个月后,太空又迎来了天链二号03星。专家表示,这验证了天链二号卫星的快速研制能力,为后续二代中继多星快速在轨组网提供了支撑,中国天基测控与传输网络建设的步伐进一步加快。
航天科技集团五院介绍,随着天链中继卫星系统的组网应用,中国全天候、全球覆盖的天基测控网络已经建成,长时间不间断、稳定可靠的天地通话已成为现实,天链中继卫星架起了一条连通天地、畅通无阻的“天路”。太空数据从被地面站接收,传给北京飞控中心,到根据不同标识自动分发,时延仅为秒级。从短暂的天地通话,到如今空间站上的航天员可以随时与地面进行视频和语音通信,畅享全WiFi智能生活,天链中继卫星连通天地已经尽在掌握。随着技术的发展,天链中继卫星逐渐拓展应用。天链二号卫星在轨运行之后,与天链一号系统合作工作,主要用于为飞船、空间实验室、空间站等载人航天器提供数据中继和测控服务,也能服务于中、低轨道遥感、测绘、气象等卫星,还能为航天器发射提供测控支持。
天链二号Q&A
问:为什么需要铸造天链?
答:可“居高临下”跟踪在中低轨运行的航天器,并将数据实时回传到地面,提高各类卫星的使用效益和应急能力。
问:与西方国家相比,中国进度如何?
答:2011年和2012年,随着天链一号02星、03星先后成功发射,实现三星在轨组网工作,中国成为继美国后第二个拥有全球覆盖能力中继卫星系统的国家。
问:太空授课不能缺少天链?
答:2013年,第一代天链卫星完成三星组网后,首次保障习近平总书记与神舟十号航天员进行天地通话,也使航天员王亚平的首次太空授课成功实现。2021年6月23日,习近平总书记与神舟十二号航天员之间开展的流畅、清晰、高质量的天地通话,是对“中继卫星天团”联手保障能力的又一次完美检阅。
问:一代天链和二代天链分别?
答:除了继承一代天链的技术基础,二代天链具有服务目标更多、传输速率更高、覆盖范围更广、设计寿命更长等特征。
问:天链对中国空间站作用何在?
答:天链系统一条链路的下行速率可达1.2G,太空数据从被地面站接收、传给北京飞控中心,到根据不同标识自动分发,时延仅为秒级。“天路”虽繁忙,但不会拥堵,更不会中断。
如影相随 筑空间站建设快车道

图:7月13日0时30分,中国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号03星送入预定轨道,发射任务获得圆满成功。中通社
天链二号03星升空入轨,中国第二代地球同步轨道数据中继卫星系统至此正式建成。值得一提的是,中国第一代中继卫星系统从第一颗卫星发射到三星组网用了4年3个月,第二代数据中继卫星系统从第一颗卫星发射到三星组网用了3年3个月。天链二号03星的成功研制,验证了天链二号卫星具备快速研制的能力,为后续多星快速在轨组网提供支撑,进一步加快了中国天基测控与传输网络的建设。
航天科技集团五院介绍,天链系列中继卫星作为“太空基站”,链接地面站与航天器,已成为中国太空活动不可或缺的重要组成部分。从神舟七号到神舟十四号,8艘飞船20人次的太空飞行,任务执行时间从2天20小时到接近半年,天链系列卫星如影相随;天舟系列货运飞船从一号到四号,天链系列卫星相伴左右;天宫一号空间实验室、天宫二号空间实验室以及空间站的建造均离不开天链系列中继卫星的天基支持。
每条链路任务量翻番
时隔10年,中国“中继卫星天团”阵容再次升级,天基中继系统的可靠性、灵活性和服务能力得到进一步提升。随着第二代数据中继卫星系统三星组网,中国形成了第一代、第二代多星组网的架构,为更多的中低轨航天器提供更强大的测控与数传服务。三星组网后,中国同步轨道测控的覆盖率进一步提升,测控网络多波束覆盖将实现对轨道覆盖范围进一步扩大,星地一体化实现中低轨道的全覆盖,用户服务数量进一步增加。
据介绍,除支持载人航天任务外,从运载火箭发射测控服务到各类遥感卫星在轨的测控与数据传输服务,天链中继卫星网络每天在轨任务量逐渐增加。相比第一代中继卫星三星组网的任务量,随着中、低轨道遥感、测绘、气象等卫星数量的快速增加,每条星间链路每天的任务量几乎翻了一倍。(大公报记者刘凝哲)
